岑溪 -大新公路横县至南宁段双塔双索面斜拉桥设计施工关键技术

康振兴

中国中铁六局集团路桥建设有限公司 湖南长沙 410000

摘要：双塔双索面斜拉桥跨越能力强、力学性能优良、造型美观且造价经济，近年来在公路建设中得到了广泛应用。本文以某桥跨为（15×40+120+258+120+10×40）m的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥为例，对其施工技术难点及技术关键点进行了研究。该桥施工涉及多种施工方法，具有整体浇筑施工体量大、历时长、混凝土水化热控制难等特点，本文对该斜拉桥施工关键技术包括基础、主塔、主梁、斜拉索、引桥施工工艺及施工监测监控进行了详细阐述，可为同类工程设计与施工提供借鉴。

关键词：公路桥梁；斜拉桥；双塔双索面；施工方案；关键技术

中图分类号：U448.27

1工程概况

某双塔双索面预应力混凝土斜拉桥位于广西壮族自治区南宁市横县，在主桥处跨域沙坪河，沙坪河现为Ⅵ级航道，规划为Ⅰ级航道，桥下净空要求为220×18米，抗震设防烈度为6度。桥跨为15×40+120+258+120+10×40m，共1.498km，引桥为装配式预应力连续箱梁，主桥为(120+258+120)m双塔双索面预应力混凝土斜拉桥。主梁采用双边肋预应力混凝土梁，桥面宽42m，斜拉索索距为8m，采用悬臂浇筑法施工。桥塔采用三柱式门型塔，主塔高67m，主墩高23m，基础采用群桩基础。引桥采用40m装配式预应力砼连续箱梁，桥墩采用柱式墩，桥台采用桩柱式台，基础采用钻孔灌注桩基础。

2施工方案

2.1总体施工方法

①钢栈桥施工：施工栈桥采用钢管桩+贝雷梁结构，面板采用钢桥面板，栈桥沿桥梁中轴线下游侧布置。

②水中墩基础施工：17#主墩位于沙坪河主河道中，部分引桥墩位于河道支流，基础均采用先平台法施工钻孔桩。17#主墩承台采用钢板桩围堰法施工，引桥水中墩为墩柱接桩基结构。

③岸上墩基础施工：采用旋挖钻机施工钻孔桩；16#主墩以及15#、18#边墩采用钢板桩围堰作为支护施工承台。岸上引桥墩均为墩柱接桩基结构。

④墩身、桥台施工：采用翻模施工方法，施工时采用履带吊机配合作业。

⑤主塔施工：主塔分节段施工，塔柱采用液压爬模法施工。

⑥斜拉桥主梁施工：0#块利用支架法施工，其他标准节段利用双索面牵索挂篮悬臂浇筑施工。斜拉索先利用塔吊吊至桥面上，挂索先挂塔端，再挂牵索挂篮前端，后转换至梁端，张拉在塔端进行^[1],[2]。

⑦箱梁预制与架设：设置箱梁预制场，箱梁预制好后通过纵移台车运至架桥机尾部，再由架桥机架设。

2.2工艺流程

具体施工工艺流程为：施工准备→栈桥、平台施工→主塔墩基础施工→引桥箱梁预制架设施工→斜拉桥主梁施工→桥面系工程及索力调整→竣工验收。

2.3技术难点

（1）大体积混凝土施工难点

承台、塔座及主墩根部均属大体积混凝土结构，大体积混凝土浇筑后会出现两种不利应力状况，一是初期升温阶段，混凝土内外散热程度不同引起混凝土表面开裂；二是混凝土的降温阶段，混凝土冷缩及硬化过程中的收缩可能引起混凝土断面贯穿性裂缝。

（2）牵索挂篮施工难点

牵索挂篮为上部主跨连续梁施工主要设备，在荷载分布严重不均或受外界恶劣环境影响时易出现失稳；且挂篮作为重复使用设备，各杆件间连接易产生疲劳应力；挂篮走行主要依靠梁体两侧挂钩在滑道上拖拽迁移，其走行控制极为重要。

（3）主塔施工难点

主塔施工作为施工中的难点，其不仅涉及到常有的高空作业，同时也涉及到液压爬模专用设备的施工。

3施工关键技术

3.1基础施工

16#、17#主墩采用摩擦桩群桩基础，每墩布置40根φ2.5m钻孔桩，16#墩每根桩桩长为42m，17#墩每根桩桩长为46m，桩基础分别穿越粉质粘土层、长石砂岩层、砂岩层以及泥质砂岩层等。

主桥17#墩位于河槽中，现场不满足大型吊船进去条件，故在沙坪河河道设置单侧栈桥进行拉通，以用于履带吊机的通行以及岸上钢筋、模板、砼及其它材料的运输。栈桥施工利用80t履带吊机配合，采用振动锤插打钢管桩，“钓鱼法”逐孔自岸上往水中墩方向推进。

斜拉桥边墩均为岸上墩，钻孔桩施工完成后即开始进行挡土围堰施工，继而施工承台。

部分引桥基础水中墩施工平台的设计充分考虑抗风、水流冲击等，为快速形成平台、快速成桩，用先平台法施工钻孔桩。在墩位处布置平台钢管桩，平台钢管桩顶面布置型钢梁作为分配梁，其上沿横桥向布置贝雷梁，然后在贝雷梁上设置小肋和钢板。钻孔平台与栈桥间连通，平台上布置旋挖钻机进行钻孔桩施工。

3.2主塔施工

主桥为双塔双索面斜拉桥，主塔总高为90.0m，下横梁以上塔高约68.9m，主塔由上塔柱、中塔柱、下塔柱及横梁组成的框架结构，为偏心受压受力构件。

下塔柱模板采用液压自动爬模。施工时，首先浇筑下塔柱第一节段，拆除模板，安装液压自动爬模系统，利用液压自动爬模完成第二节塔柱施工，液压自动爬模爬升完成第三节塔柱施工，以此类推，完成下塔柱施工。

主塔上横梁均采用支架法施工。为保证工程施工进度，在下塔柱第一个节段施工完毕后，即开始拼装下横梁施工支架及模板系统等，下横梁共分两次浇注，浇注分界线即为横梁腹板与顶板的交界线。待下塔柱浇注完毕后，即开始下横梁钢筋的绑扎，进行两次浇注混凝土浇注。

中塔柱及上塔柱采用液压自动爬模技术，模板采用优质高强模板，塔柱内部设置劲性骨架。上塔柱斜拉索锚固区索道管安装采用定位支架进行安装定位，定位支架上设置管位精调装置。上塔柱内钢锚梁的安装用塔吊吊装。

3.3主梁施工

本桥主梁为双向预力混凝土结构，截面为双边主梁形式，主梁全长为468m，主梁单边顶面宽20.78m。0#块采用支架现浇施工；主梁标准节段利用牵索挂蓝悬臂浇注；边跨现浇段采用支架现浇施工；合龙段利用挂篮改装作为吊架施工。

本桥每个主塔墩主梁悬浇节段共计30个节段，主梁对称悬浇施工采用长平台整体型牵索挂篮。主梁悬浇是本桥上部结构施工的最关键工序之一，挂篮的性能与工作质量和悬浇周期至为重要。悬浇与挂索属平行作业，因此力求其施工周期一致。为了满足主梁对称悬浇施工需要，斜拉索张拉分三个阶段，即挂篮空载调索、悬浇节段一半砼时调索、索力转换至已成节段时调索。

边跨现浇段采取架设满布膺架一次现浇。膺架采用钢管柱+贝雷梁支架。

全桥共三个合龙段，15#、16#墩间及17#、18#墩间为边跨合龙段；16#、17#墩间为主跨合龙段。合龙顺序为：边跨现浇段施工→边跨合龙→主跨合龙^[3]-[5]。合龙段施工步骤：合龙前准备与检测→移出挂篮→挂篮转换→水箱安装、注水→刚性联结锁定→安装钢筋及预应力束→张拉临时合龙钢束→浇筑砼→泄水、吊开水箱→砼养护→解除型钢锁定→预应力张拉→降落拆除挂篮。

3.4斜拉索施工

斜拉索施工工艺流程见图1。

图1 斜拉索施工工艺流程

挂索前，应进行索道管检查和清理、放索架及放索滚轮加工、索盘起重架安装以及其它挂索设备的准备。

采用索盘起重架将索盘吊至桥面运索平车上，在悬浇梁端设5t卷扬机牵引平板车至已成梁端部位置，实现拉索整体上桥、桥面放索的要求。

装有拉索的平板车先停在0#块中部等待挂索，对于索重小于40KN的斜拉索，利用塔吊直接将索从索盘上抽出，用专制夹具夹紧梁上锚头，然后一边利用梁端5t卷扬机牵引梁上锚固点向悬臂端前进，一边下放塔上之锚固端，直到将梁上锚固点安装就位。

对于索重大于40KN的斜拉索，首先将拉索锚头牵引到塔柱底部，装好张拉杆、拉长杆，然后利用塔吊和塔顶10t起重卷扬机将索提升至塔上锚固点。拉索到达索道孔口位置后，由塔内放下10t葫芦滑车组接上牵引绳，向索道孔内牵引拉索，逐渐将张拉杆引出锚板约3～5扣螺纹，戴上大螺母，作临时固定。最后用桥面上5t卷扬机将放索平车及索盘一起向悬臂端牵引移动，边移动边放索，直到斜拉索完全放出，用夹具夹紧梁上锚头，安装好挂篮上叉接头及锚管，用卷扬机牵引，将主梁斜拉索锚头穿过锚管与索力转换装置连接并装千斤顶，拉索锚固螺母并不完全安装到位，到索力转换时再安装到位。

为便于斜拉索张拉，在主塔内设有操作平台，操作平台悬吊在内壁预埋件上，用手葫芦升降。主塔两侧四根同号斜拉索张拉应同步进行，张拉时保证两对拉索同步对称张拉，不均衡拉力应控制在设计规定范围内。

斜拉索张拉完成后，使用振动频率测力计测定各索张拉力值，若拉力偏差超过规定数值，须进行索力调整。斜拉索安装成型后，在拉索锚管中安装高阻尼橡胶减振器。

3.5引桥施工

本工程中预制梁为后张法预应力箱型梁，在施工现场预制场地内进行预制。

桥梁的台背填筑长度为顺路线方向：搭板长度＋2m，下部距基础内缘不小于2m。在基础施工完成后，采用翻模施工墩身，桥台施工采用定型钢模板一次浇筑，并布置汽车吊辅助施工；墩台帽采用托架施工，模板采用大块钢模板施工，钢筋按设计要求在钢筋加工厂制作，现场安装。

引桥箱梁架设采用架桥机施工，架梁顺序从线路左侧向右侧，每片箱梁安装结束后加强固定，防止倾倒，及时浇筑横隔板混凝土。

待整跨箱梁架设完成，安装桥面板支撑和底部模板→安装钢筋、波纹管→安装桥面板边模板→浇筑桥面板混凝土→混凝土养护→桥面板混凝土强度达到预应力施工强度，张拉预应力。

桥面系施工包括箱梁湿接缝施工、桥面铺装、护栏施工、伸缩缝安装，应控制好桥面平整度，以保证行车时的舒适和速度。

4斜拉桥监测监控

4.1施工监控的思路

施工控制应当采取理论计算预测→按预测进行节段悬臂施工作业→节段施工作业完成后实测应力和线形数据反馈→根据实测反馈进行参数分析、识别及优化→进行下一施工阶段理论计算预测的循环次序进行。主要工作内容包括阶段施工前的预测计算、节段悬臂施工过程中的控制测量、实测结果与计算预测结果的偏差分析及优化分析三个方面的内容^[6][7]。

4.2施工监控的目标

①变形控制：通过对桥梁实施线形控制，使结构在施工中的实际位置与预期状态间误差在规范允许范围内。

②应力控制：通对全桥斜拉索及主梁主要截面的应力监控，使之在允许范围之内变化，避免发生工程施工事故。

③稳定控制：通过稳定分析计算，并结合结构应力、变形的监测数据综合评定、确保施工过程中各阶段结构的稳定性^[8]。

④安全控制：通过桥梁施工全过程监控，掌握桥梁施工过程中的结构内力，得出成桥状态的实际受力状态，评定结构的受力安全性。

⑤数据控制：通过桥梁施工全过程监控，为优化桥梁的施工工序提供可靠的数据。

4.3施工监控的主要内容

根据沙坪河特大桥工程的结构形式和受力状况，为保证桥梁的施工质量，桥梁监控的主要内容包括以下几点：

①检查、验算桥梁结构、钢绞线、钢筋等的布置是否合理且满足规范要求；②塔柱垂直度监控及基础沉降变形；③上部悬浇过程预拱度监控；④验算及跟踪施工过程中结构各断面应力；⑤主梁温度场测试；⑥严格控制主梁线形在可控范围内；⑦提供合龙方案计算结果及控制参数；⑧针对施工方案进行监控计算和必要的优化设计，提出异常情况对策。

5结语

本文对某河双塔双索面预应力混凝土斜拉桥施工关键技术包括基础、主塔、主梁、斜拉索、引桥施工工艺及施工监测监控技术进行了详细阐述。目前岑溪-大新公路横县至南宁段某河双塔双索面斜拉桥的施工进度顺利，质量、安全均处于受控状态，施工过程风险管控效果良好，其施工关键技术可为同类桥梁的施工提供借鉴和参考。

参考文献

1. 任飞,杨应科,张定明.预应力混凝土斜拉桥主梁悬臂浇筑施工[J].中外公路, 2003(02): 56-58.

2. 彭建萍.混合梁斜拉桥不对称双悬臂施工技术[J].桥梁建设, 2018, 48(01): 118-122.

3. 黎磊.双塔双索面组合梁斜拉桥合拢段施工方案及关键技术分析[J].智能城市, 2020, 6(06): 189-190.

4. 姜磊.双塔预应力混凝土斜拉桥中跨合龙段施工关键技术:以肇庆市阅江大桥为例[J].中国市政工程, 2018(03): 15-17+115-116.

5. 仇光亮.双塔双索面结合梁斜拉桥合龙段施工方案及关键技术分析[J].中外建筑, 2014(07): 183-185.

6. 李悦,吴国雄,谢远勇.基于MIDAS CIVIL的双塔双索面斜拉桥关键施工阶段受力性能分析[J].公路工程, 2020, 45(04): 141-146.

7. 仇发.双塔双索面斜拉桥施工索力分析与优化[J].铁道建筑技术, 2017(06): 23-26+71.

8. 田五胜,梁斌,吴鸿胜.双塔双索面大跨度斜拉桥稳定性分析[J].河南大学学报(自然科学版), 2018, 48(03): 371-378.